Development of a novel high-efficiency, high-stability energy conversion system for salinity gradient power generation

开发新型高效、高稳定性能量转换系统用于盐度梯度发电

• 批准号: 21H04942
• 负责人: 比嘉 充
• 金额: $ 27.46万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04942/
• 关键词: 塩分濃度差エネルギー; イオン交換膜; 逆電気透析; 再生可能エネルギー; 逆電気透析発電

本研究では国産の再エネ型ベースロード電源となり得るRED発電システムの実用化を目指して超薄膜・超低抵抗イオン交換膜(IEM)、 凹凸流路一体型セルで構築された高効率SGE変換セル、 RED前処理に特化した陽・陰イオン交換ナノファイバーろ過装置、 スタック洗浄法、 REDシミュレータおよび原型モジュールを開発する。水溶性PVAフィルム上へ化学気相蒸着（CVD）による膜厚50 nm以下の荷電パリレン膜を成膜し、その後不織布へ転写することで超薄膜・超低抵抗IEMの開発を進めた。REDスタックの流路形状（出入口数）が圧力損失に及ぼす影響について数値シミュレーションを行った結果、出入口数によって圧力損失が異なることが判明した。また膜表面に凹凸構造を形成したプロファイル（PF）膜を作製し、このPF膜を積層したREDスタックを用いることで、通常の平膜と比較して大きな出力密度を達成した。RED用前処理装置を構築するために生産性に優れたナノファイバー製造方法である溶液ブロー紡糸法を用いてイオン交換ナノファイバー(IE-NF)を作製し、このIE-NFを熱プレスすることで機械的強度を向上させた。REDスタック内に付着したバイオフィルムの洗浄法を検討するために、従来の酵素洗浄に界面活性剤と高濃度塩水を組み合わせた結果、洗浄効率が向上することを確認した。REDシステムを系統連携するために、RED の連系システムの実験装置構築に着手し、汎用直流電源とノートパソコンから構成される模擬 RED を構築した。また絶縁型 SEPIC を用いて模擬REDの最大発電電力追従制御を実現した。大型REDスタックの発電性能を調べるために、膜を300対、有効膜面積90 m2のスタックを作製し、模擬塩水と実海水を用いて発電評価を行った。これらの結果より10kW級REDシステムの試設計を行うための基本技術の確立を進めた。

This study aims to develop the application of the RED power transmission system, including ultra-thin film, ultra-low resistance exchange film (IEM), concave-convex integrated flow path structure, high-efficiency SGE conversion, RED pretreatment, special positive and negative exchange device, start-up washing method, and prototype. Water-soluble PVA film on the chemical vapor deposition (CVD) film thickness of less than 50 nm charged film formation, after the non-woven fabric writing, ultra-thin film, ultra-low resistance IEM development progress The flow path shape (number of inlets and outlets) of RED is different from the pressure loss and the influence of the number of inlets and outlets. For example, if the PF film is formed with a concave and convex structure on the surface, the PF film is formed with a relatively large force density. Pre-treatment equipment for RED is constructed to optimize productivity, production method, solution spinning method, process, and mechanical strength. The results of the enzyme washing and the high concentration of water are confirmed. RED system connection, RED system connection The maximum power recovery control of RED is realized by using the isolated SEPIC. Large scale RED film has a film area of 90 m2, and its transmission performance is adjusted to 300 m2. The results of the 10kW class RED system trial design were established.

项目成果

逆電気透析発電装置における圧力損失に及ぼす流路形状の影響

反式电渗析发电装置通道形状对压力损失的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 島袋佑真;角賢介;奥村哲也;林秀千人;比嘉充
• 通讯作者: 比嘉充

Fabrication of PVA-based Ion Exchange Membrane for Reverse Electrodialysis Power Generation and Its Characteristic Evaluation

PVA基反电渗析发电离子交换膜的制备及其特性评价

• DOI: 10.11457/ssst.2.0_46
• 发表时间: 2021
• 期刊: Salt and Seawater Science & Technology
• 作者: X. LIU;F. KURISU;I. KASUGA and H. FURUMAI;Minato Higa,Toru Uchimura,Masahiro Yasukawa,Yuriko Kakihana,Mitsuru Higa
• 通讯作者: Minato Higa,Toru Uchimura,Masahiro Yasukawa,Yuriko Kakihana,Mitsuru Higa

Evaluation of Donnan Dialysis Using a Cation Exchange Membrane Made of Sulfonated Polyether Sulfone

使用磺化聚醚砜制成的阳离子交换膜进行唐南透析的评价

• DOI: 10.11457/ssst.2.0_37
• 发表时间: 2021
• 期刊: Salt and Seawater Science & Technology
• 作者: Mori;A.;寺部千夏,越智杏奈,井上真男,田中麻衣,青野陸,北山香織,栗原達夫,佐藤総一,小椋康光,三原久明;岩本洋子，相木秀則，磯口治，大林由美子，近藤文義，近藤能子，西岡純;亀山康子;Keiko Komuta,Yuriko Kakihana,Mitsuru Higa
• 通讯作者: Keiko Komuta,Yuriko Kakihana,Mitsuru Higa

イオン交換膜、イオン交換膜の製造及びイオン交換膜セル

离子交换膜、离子交换膜的生产以及离子交换膜电池

• 发表时间: 2021

イオン交換膜及びイオン交換膜セル

离子交换膜及离子交换膜电池

• 发表时间: 2021